2.794μm高重复频率Fe2+:ZnSe被动调Q激光器脉冲特性理论分析与实验研究

3μm波段被动调Q激光可饱和吸收体的损伤阈值较低，在高峰值功率、高重复频率条件下非常容易出现损伤。理论分析了可饱和吸收体的初始透过率和输出镜的反射率对被动调Q激光输出脉冲宽度的影响。采用两种具有不同初始透过率的Fe²⁺∶ZnSe晶体进行了氙灯泵浦的Er,Cr∶YSGG激光器被动调Q实验研究。结果表明，具有低初始透过率的可饱和吸收体能够获得较低的脉冲宽度，且具有高初始透过率的可饱和吸收体能够通过提高输出镜的反射率来压缩脉冲宽度，脉冲宽度与晶体棒直径无关，实验结果与理论结果吻合。通过优化腔内布局实现了高重复频率、高峰值功率的2.794μm被动调Q激光输出，激光器在60 Hz重复频率下分别获得了单脉冲能量4.7 mJ和7.0 mJ的调Q激光输出，脉冲宽度分别为97.0 ns和72.6 ns。研究结果为被动调Q激光器的设计提供了理论指导。     

增益预泵浦被动调Q DPL频率稳定性研究

影响增益预泵浦被动调Q DPL频率稳定性的因素很多, 其中预泵浦电流和主泵浦电流与其关系最为密切。在此基础之上,提出了用于增益预泵浦被动调Q DPL的台阶式电流跳变电源设计方案,完成了外部控制电路。将预泵浦电源分为控制电路和受控电源两部分,这种分离式的设计保证了受控电源与控制电路的独立性,有利于提高各自的稳定性。并通过实验获得了跳变斜率K=0.5 A/?滋s时,激光电源系统频率2 kHz下较为理想的满足预泵浦技术要求的电流输出波形,满足了设计要求,为提高被动调Q DPL频率稳定性奠定了基础。     

Cr4+:YAG被动调Q小型无水冷激光器

从被动调Q速率方程出发,分析了被动调Q条件下激光输出能量、脉冲宽度、饱和吸收体初始透过率、输出镜反射率与参数Z的关系.在此基础上,采用尺寸为φ4×48 mm、掺杂浓度为l atm%Nd:YAG激光晶体作激光工作物质,初始透过率为30%的Cr4+:YAG作为被动调Q晶体,透过率为50%的平面镜作为输出镜.以脉冲氙灯为泵浦光源,在注入电压为650 V条件下,激光器单脉冲能量输出为35 mJ,脉冲宽度为6.8 ns,能量不稳定度＜5%.     

高重频1.57 μm内腔光学参量振荡器

理论分析了被动调Q固体激光泵浦的光参量振荡器。利用激光二极管泵浦，Cr4+:YAG被动调Q Nd:YAG激光泵浦的内腔光学参量振荡器，磷酸氧钛钾(KTP)晶体作为非线性晶体，获得了高重复频率，高峰值功率的人眼安全激光输出，改变Cr4+:YAG被动调Q晶体的参数，可获得不同重频不同脉宽的调Q激光脉冲；当Cr4+:YAG晶体初始透过率为 T0=80%时，获得了平均功率大于3.8 W，重频约80 kHz的1.572 μm波长信号光输出，脉宽30 ns，脉冲峰值功率达到1.58 kW。     

双钨酸钇钠晶体Cr^4＋：YAG被动调Q激光特性

采用氙灯泵浦，首次实现了掺钕双钨酸钇钠（Nd:NYW）晶体以Cr^4 ：YAG作为被动调Q元件的1.064um激光运转，测量了不同小信号透过率及不同泵浦能量下激光单脉冲的输出能量、脉冲宽度和重复率，以GdCOB为倍频晶体，首次实现了Nd:NYW晶体的倍频调Q运转，测量了0.53um调Q脉冲绿光的输出能量和脉冲宽度。     

Cr4+∶YAG被动调Q激光器脉冲输出特性研究

研究了Cr4+∶YAG被动调Q激光器脉冲输出特性,通过Cr4+∶YAG跃迁吸收的速率方程模型,模拟分析了Cr4+∶YAG初始透过率和晶体长度对激光输出脉冲宽度的影响,并利用氙灯泵浦Nd∶YAG激光器进行了被动调Q实验。结合模拟结果分析了产生激光多脉冲的现象,通过对被动Q开关参数的优化,获得了激光脉冲宽度约为17.5 ns,单脉冲能量为195 mJ的稳定激光脉冲输出。     

LD泵浦Nd:YVO4/Cr:YAG激光器的被动调Q锁模

报道了实验中发现的可饱和吸收被动调Q晶体Cr：YAG的调Q锁模现象，在插入不同透过率的Cr：YAG片以及注入不同的泵浦电流时，得到了不同的调Q锁模输出波形，并对这一现象作了初步的讨论，总结出一些规律。     

声光调Q DPL脉冲宽度空间分布的研究

研究了在声光调Q二极管泵浦固体激光器（DPL）中,光斑不同部位的脉冲宽度的空间分布.由多模振荡引起脉冲宽度在空间分布的不均匀,导致脉冲宽度的展宽.以声光调Q DPL为例进行分析,通过数值计算,得出了在一定的泵浦速率和重复率下,TEM00模与TEM01模两种模式的脉冲建立时间及脉冲宽度的空间分布与上能级反转粒子数的关系.由计算结果得出：若调节二极管泵浦固体激光器中抽运光的空间分布能够使TEM00模和TEM01模在脉宽接近时同时起振,对低阶模和高阶模进行模式合成,从而减小由于多模振荡引起的脉冲宽度的展宽.该结果有助于调Q DPL的脉宽压缩和模式合成.     

珠宝雕刻用LD泵浦被动Q开关YAG激光器研究

报道了利用连续激光二极管端面泵浦被动Q开关固体Nd:YAG激光器,研究设计了实用光学耦合系统,采用初始信号透过率为80%的Cr4+:YAG晶体实现被动调Q,采用平凹直线腔结构,高重复率调Q激光器中获得了稳定的1064nm窄脉冲激光输出.当泵浦功率为5W,重复率为5kHz时,获得的输出单脉冲能量平均为118μJ,脉冲宽度5 ns,光-光转换效率为15.7%.此性能激光器可用于珠宝雕刻等领域.     

声光调Q DPL中衍射效率对激光输出特性的影响

对二极管泵浦固体激光器（DPL）声光调Q过程进行分析，得出了在一定的泵浦速率和重复率下，衍射效率对输出特性的影响。以四能级系统为例，通过对速率方程的数值求解，得到衍射效率与峰值功率、单脉冲能量、脉冲宽度、平均功率等主要输出参数的关系；得出衍射效率与泵浦速率和重复率相匹配时，才能充分利用上能级反转粒子数，而刚好满足匹配条件的衍射效率是可取到的最小值。实验结果与理论分析一致。     

千瓦级低透射波前畸变端抽运板条增益模块技术研究

基于端抽运板条增益模块的主振荡器功率放大(MOPA)是高平均功率激光二极管抽运激光器(DPL)发展的有效途径之一,近年来受到广泛关注。通过理论分析和数值模拟,建立了板条增益模块的设计模型,分析了板条增益模块的小信号增益系数、输出特性、温度和热应力等关键参数。研制的模块尺寸为50cm(长)×30cm(宽)×20cm(等),静态波前畸变为0.22μm(不包括倾斜),实验研究获得了均匀性约94%的荧光分布,在占空比为60%条件下,输出平均功率1086.3W,斜率效率41.7%。     

被动调QDPL激光器预抽运技术的参数研究

如何改善被动调QDPL激光器的输出不稳定性一直是研究的重点。通过对预抽运技术的理论研究,对预抽运技术进行了数值分析,得出了相应的图表。研究表明,抽运光的脉冲部分及其占空比对于输出脉冲波动的影响存在最佳值;抽运光的直流部分和抽运频率对于输出效果影响较大。将预抽运和连续抽运加以比较,发现预抽运技术可用于在被动调Q中稳定输出脉冲。     

Passive Q-switching in all-fibre Raman laser with distributed Rayleigh feedback

The experimental demonstration of the all-fibre passive Q-switching operation of a Raman fibre laser is reported. Giant pulses around 1550 nm with a peak power of 1 kW and pulse duration down to 1 ns were obtained with a 10 km-long fibre cavity pumped by a 2.4 W continuous-wave fibre laser source. Reported experimental data indicate that Rayleigh, Brillouin and Raman scatterings are all involved in the pulse generation process.     

低时间抖动的增益开关型被动调Q激光器

被动调Q激光器的输出抖动一般较大,为了降低这一输出时间抖动,同时实现激光器的小型化,可以根据增益开关工作原理,利用电源控制抽运功率密度变化,实现被动调Q情况下的增益开关.根据这一原理研制了环形激光二极管(LD)抽运增益开关调Q激光器.这种新型被动调Q激光器的输出能量为30 mJ,输出脉冲宽度约16 ns.实验中将传统的两套抽运源减少为一套,通过控制电源波形直接形成抽运功率的增益台阶脉冲,减少了影响时间跳动的因素.多发次统计测量结果表明,激光脉冲与电源输出外触发信号的时间抖动小于1 μs.根据测量的抽运预脉冲功率稳定性和阶跃脉冲的瞬时抽运功率计算的输出抖动与实验结果基本相符.     

高平均功率全固态激光器发展现状、趋势及应用

综述了目前获得高平均功率全固态激光(DPL)输出的圆棒、板条、薄片和光纤激光器,以及热容激光和相干合成等主要方式的特点、发展历史及国内外最新进展,分析评述了高平均功率全固态激光器的发展趋势,并展望了其在工业和国防领域的应用前景.     

高功率固体激光和相关单元技术研究的新进展

对高功率固体激光和相关单元技术研究的新进展,如高功率二极管泵浦固体激光器,用于惯性约束聚变和惯性聚变能的二极管泵浦固体激光驱动器,TW和PW级高亮度源,以及板条固体激光放大器等研究的新进展作了评述和分析。     

85W高稳定全固态绿光激光器的研究

研究了平均功率达 85W高功率高稳定性全固态绿光激光器 ,从理论上分析了全固态内腔倍频晶体热效应相位失配对输出功率的影响 ;数值模拟了倍频晶体内部的热量分布 ,计算了倍频晶体相位匹配角随温度变化的失配量。在实验中 ,采用 80个 2 0W的高功率半导体激光器侧面抽运单Nd∶YAG棒 ,采用双声光Q开关、高效平凹谐振腔结构 ,对大尺寸KTP晶体进行角度偏离法补偿相位失配并配合强冷却等技术 ,实现高功率内腔倍频激光器的稳定运转 ;在抽运电流为 17 3A时 ,实现了重复频率为 2 0 4kHz,脉冲宽度 2 30ns,输出功率为 85W的高功率、高重复频率绿光 ( 5 32nm)输出 ,不稳定性为± 1 0 3% ,光 光转换效率为 9 7%。     

高平均功率高重复率固态双Nd:YVO4基模激光器

报道了采用国产大功率光纤束模块双端泵浦双Nd：YVO4激光晶体和声光调Q技术，实现了高平均功率、高重复频率的1064nm激光输出。通过降低Nd：YVO4激光晶体的掺杂浓度，采用双端泵浦双晶体，在晶体热效应允许的范围内最大限度地利用了泵浦光的能量，通过腔内插入声光调Q器件，在晶体注入总功率为50W的情况下，得到了24W的TEM00模连续波1064nm激光输出。最高重复频率为50kHz时，平均输出功率为22．9W，脉冲宽度为38ns，相应的光-光转换效率为45．8％；在重复频率为10kHz时，具有最大单脉冲能量1．55mJ，相应的脉冲宽度为15ns，峰值功率达到了103kW。     

高功率全固态准连续钛宝石激光器的实验研究

以激光二极管阵列(LDA)抽运Nd：YAG内腔倍频激光器作为抽运源,实现了全固态准连续钛宝石激光器的高功率、高效率运转。实验中,选择750～850nm宽带膜片组,钛宝石输出镜的透过率分别为T=5％、10％和15％。当532nm的抽运光为27W时,得到了6W输出功率及22．2％的转换效率。     

GaAs对脉冲Nd:YAG激光器的调Q和锁模

本文分析半导体材料GaAs对1064nm激光的可饱和吸收特性,在闪光灯抽运的平凹腔和平凸腔Nd:YAG激光器中,插入GaAs样品作为调Q器件,实现了激光器的被动调Q运转,分别获得脉冲宽度32.7ns(平凹腔)和30.9ns(平凸腔)的激光脉冲。实验上研究了平凹腔腔长和输出镜透过率对调Q激光输出性能的影响。当平凹腔腔长增加到125cm时,观察到GaAs对1064nm激光的被动锁模。对上述实验结果给予了合理的理论解释。